Simulatie vluchtkanaal Building Exodus met Calandtunnel Bouwdienst Rijkswaterstaat ing. J. Hoeksma Holland Railconsult ir. E. Schermer. ir. R. van der Vooren kenmerk GP/99000004 - versie 2 Utrecht, 5 maart 1999 vrijgegeven @ 1999, Holland Railconsult BV. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Holland Railconsult BV.
Inhoudsopgave Samenvatting 3 1. Inleiding 4 2. Uitgangspunten tunnel 5 3. Uitgangspunten simulaties 6 3.1. Kenmerken Building Exodus 6 3.2. Geometrie 6 3.3. Populatie 7 3.4. Scenario 7 3.5. Simulaties 7 4. Resultaten 8 4.1. Invloed van versmalling in vluchtkanaal 8 4.2. Invloed van breedte vluchtdeuren bij een afstand van circa 80 meter 8 4.3. Invloed van breedte vluchtdeuren bij een afstand van circa 240 meter 9 5. Conclusies 10 Colofon 11 Bijlage 1 Geometrie (Tekening van de tunnel) kenmerk GP/99000004. versie 205 03 99 Divisie Grote Projecten ----.--. Holland RaJlconsult 2 van 11
Samenvatting In de Calandtunnel is tussen de beide tunnelbuizen een vluchtkanaal aanwezig. Ter plaatse van het bovengelegen bedieningsgebouw bevindt zich in het vluchtkanaal een versmalling in de vorm van een trap. Met Building Exodus is nagegaan is of deze versmalling het vluchtproces beïnvloedt. Daarnaast is nagegaan wat de invloed is van de breedte van de vluchtdeuren op het vluchtproces. De simulaties zijn uitgevoerd met een populatie van 225 personen, uitgaande van 500 meter file in de tunnel (over drie rijstroken). De eigenschappen van de populatie zijn stochastisch bepaald. In de simulaties is geen brandscenario opgenomen. De versmalling in het vluchtkanaal heeft in de simulaties geen invloed op het vluchtproces. De totale ontruimingstijd van de tunnel bedraagt circa 12,4 minuten. De ontruiming van de tunnelbuis bij een vluchtdeurafstand van 80 meter bedraagt circa 80 seconden. De onderzochte breedte van de vluchtdeuren beïnvloedt de ontruimingstijd van de tunnelbuis met circa 10 seconden. De verschillen zijn verwaarloosbaar ten opzichte van de totale ontruimingstijd van de tunnel. De ontruimingstijd van de tunnelbuis bij een vluchtdeurafstand van 240 meter bedraagt circa 3 minuten. De onderzochte breedte van de vluchtdeuren beïnvloedt de ontruimingstijd van de tunnelbuis met circa 10 seconden. De breedte van de vluchtdeuren heeft in dit geval wel invloed op de wachttijden in het vluchtproces. Verwacht wordt dat de invloed van de breedte van de vluchtdeuren op de ontruimingstijd bij grotere populaties (meer dan 225 personen) aanmerkelijk toe zal nemen. kenmerk GP/99000004. versie 2 05 03 99 Divisie Grote Projecten - '- HollandRallconsult 3 van 11
1. Inleiding In de Calandtunnel is tussen de beide tunnelbuizen een vluchtkanaal aanwezig. Bij een calamiteit in de tunnel kunnen personen via dit kanaal uit de tunnel vluchten. Toegang tot het vluchtkanaal vindt plaats middels vluchtdeuren. Vluchtende personen lopen in de richting van de kop van de tunnel. Ter plaatse van het bovengelegen bedieningsgebouw is in het vluchtkanaal een versmalling aanwezig in de vorm van een trap. Doel van de simulatie met Building Exodus is na te gaan of deze versmalling het vluchtproces beïnvloedt. Daarnaast heeft de simulatie tot doel na te gaan wat de invloed is van de breedte van de vluchtdeuren op het vluchtproces. Dit wordt voor twee verschillende vluchtdeurafstanden onderzocht (80 men 240 m), kenmerk GP/99000004. versie 2 05 03 99 Divisie Grote Projecten -.- Holland Ral1consult 4 van 11
2. Uitgangspunten tunnel De volgende uitgangspunten zijn van toepassing: tunnel met middenkanaal; in iedere tunnelbuis 3 rijstroken; per 10 meter 1 voertuig; gemiddeld l,s persoon per voertuig; circa 500 meter file; deurbreedte (effectief) 80 cm, 110 cm (150 cm is buiten beschouwing gelaten); afstand vluchtdeuren circa 80 meter en circa 240 meter; breedte buitendeur 80 cm; afinetingen vluchtkanaal volgens bouwkundige tekeningen (tekening nummers CAL-BC-00E-842B;CAL-BC-oOE-843B;C.E.3-1 00-004). Vluchtdeuren worden uitgevoerd als zelfsluitende schuifdeuren. Voor vluchtdeuren met een breedte van 150 cm zal de effectieve breedte naar verwachting kleiner zijn doordat de deur door vluchtende personen opengehouden moet worden. De breedte van 150 cm is daarom niet in de simulaties meegenomen. Aangenomen wordt dat de te ontruimen tunnelbuis bezet is met voertuigen. Hierbij is uitgegaan van onderstaande verdeling (totaal circa 150 voertuigen): Lengte voertuig Percentage 5 meter 60% 10 meter 30% 18 meter 10% In de tunnel zijn 225 personen aanwezig. kenmerk GP/99000004 versie 2 OS 03 99 Divisie Grote Projecten... ----. Ratlconsult 5 van 11 Holland
3. Uitgangspunten simulaties 3.1. Kenmerken Building Exodus Building Exodus is een evacuatiemodel met de volgende kenmerken ten aanzien van geometrie en populatie: Building Exodus is een eindige elementenmodel waarbij de geometrie wordt opgebouwd uit knooppunten die onderling zijn verbonden; de populatie bestaat uit individuen waarvan de eigenschappen voor ieder individu afzonderlijk kunnen worden beïnvloedt; de individuen bewegen over de knooppunten in de geometrie volgens bepaalde gedragsregels (ook deze zijn deels beïnvloedbaar). Uitgangspunten voor de simulaties zijn hieronder weergegeven. 3.2. Geometrie De bouwkundige tekeningen van de tunnel zijn omgezet in een geometrie (DXFfile). Deze is opgenomen in bijlage 1. Hierbij is de tunnel zonder bocht getekend om een goede verdeling van de knooppunten in het vluchtkanaal te waarborgen. Dit heeft geen invloed op de lengte van de vluchtroute en de zichtbaarheid van de vluchtdeuren. Deze geometrie is de basis van de simulaties. Uitgegaan wordt van één tunnelbuis met vluchtkanaal. De andere tunnelbuis wordt buiten beschouwing gelaten. De volgende uitgangspunten worden gehanteerd: Plaats Breedte Vluchtkanaal 1.35 m 2 Vluchtkanaal t. 1,75m 3 Vluchtkanaal t. 0,85m 1 Vluchtdeur 0,8m 1,1 m Buitendeur 0,8m 1) Om de invloed van de versmalling te onderzoeken is deze ook gemodelleerd met een gelijktijdige doorgang voor twee personen (zie par. 4.1). 2) Het aantal personen dat per seconde passeert zal echter niet twee maal zo groot zijn. Er worden twee afstanden tussen twee vluchtdeuren beschouwd, respectievelijk 80 meter en 240 meter. kenmerk GP/99000004. versie 2-05 03 99 Divisie Grote Projecten -.- Holland Ral1consult 6 van 11
3.3. Populatie De populatie bestaat uit een groep van 225 personen die willekeurig worden verdeeld in de tunnelbuis tussen de voertuigen, waarbij de onderstaande variabelen stochastisch zijn bepaald tussen de aangegeven grenzen. Groep Leeftijd Percentage Snelheid Reactietijd Drang Geduld tiaar) (mjs) (s) (-) (s) Mannen 15-60 60 % 1.0-1.35 0-30 5-15 1-5 Vrouwen 15-60 40 % 1.0-1.35 0-30 1-10 1-5 De reactietijd bepaald de tijd die verstrijkt tussen het begin van de simulatie en het moment waarop de persoon gaat bewegen. De drang bepaald bij interactie tussen personen wie voor zal gaan. Tevens zal hierdoor voor beide personen de individuele evacuatietijd langer worden. Wanneer er een opstopping ontstaat bepaald het geduld of de persoon een andere weg gaat zoeken of rustig op zijn beurt wacht. De simulaties worden steeds met negen apart gegenereerde populaties gedraaid. Hierbij zijn voor de te onderscheiden gevallen wel steeds dezelfde negen populaties gebruikt. 3.4. Scenario In de simulaties is geen brandscenario opgenomen. De invloed van rook, hitte of toxische gassen op de populatie is dus buiten beschouwing gelaten. De doorstroomcapaciteit van de deuren kan apart worden ingesteld. Voor de deuren is geen openingstijd gespecificeerd (m.a.w. de deuren zijn niet vergrendeld). De simulaties met het vluchtkanaal zijn zo ingericht dat ieder individu van de populatie zich naar de dichtstbijzijnde vluchtdeur in de tunnel begeeft, en vervolgens zo natuurgetrouw mogelijk door het vluchtkanaallopen. 3.5. Simulaties De simulaties zijn uitgevoerd met de standaardwaarden van het programma voor het gedrag van de populatie. kenmerk GP/99000004 - versie 2-05 03 99 Holland RaJ1consult 7 van 11 Divisie Grote Projecten - '-
4. Resultaten 4.1. Invloed van versmalling in vluchtkanaal Vluchttijdberekeningen zijn uitgevoerd met de volgende geometrie: de geometrie volgens par. 3.1 (met een versmalling ter plaatse van de trap); dezelfde geometrie waarbij het vluchtkanaal ter plaatse van de trap gemodelleerd is met een gelijktijdige doorgang voor twee personen; in beide gevallen vluchtdeuren met een gelijktijdige doorgang voor één persoon. In beide gevallen wordt geen verschil gevonden in de totale evacuatietijd. Het gemiddelde over negen simulaties is in beide gevallen 747 ± 17 seconden met een 95% betrou wbaarheidsinterval. De gemiddelde persoonlijke evacuatietijd is één seconde korter in het geval waarbij de versmalling niet aanwezig is. Dit komt doordat de gemiddelde totale wachttijd per persoon van 5.8 naar 4,8 seconden afneemt. Deze wachttijd ontstaat door wachten voor de vluchtdeur. interactie tussen de personen in het vluchtkanaal, opeenhoping voor de versmalling en wachten voor de buitendeur. Het tijdverlies bij de versmalling is verwaarloosbaar ten opzichte van de totale evacuatietijd. In de simulatie is zichtbaar dat alle personen al het vluchtkanaal zijn binnengegaan voordat de eerste vluchters in het vluchtkanaal de volgende vluchtdeur bereiken. Een persoon die dicht bij een vluchtdeur staat moet in het vluchtkanaal circa 80 meter lopen naar de volgende vluchtdeur. De maximale afstand vanuit de tunnel naar een vluchtdeur is 54 meter. Bij een gelijke loopsnelheid van 1 mis is er dus 26 seconden speling beschikbaar voordat in het vluchtkanaal twee stromen vluchters samenkomen. Deze speling wordt slechts ten dele gebruikt voor wachttijd en reactietijd. Hierdoor ontstaat het verschijnsel dat de vluchters zich in het vluchtkanaal groepsgewijs verplaatsen met een tijdsinterval tussen de verschillende groepen. In de simulatie is ook zichtbaar dat een opeenhoping voor de versmalling is opgelost voordat de bulk van de volgende groep vluchtenden bij de versmalling arriveert. Er is nauwelijks opmenging tussen verschillende groepen. 4.2. Invloed van breedte vluchtdeuren bij een afstand van circa 80 meter Vluchttijdberekeningen zijn uitgevoerd met de volgende geometrie: vluchtdeuren met een gelijktijdige doorgang voor één persoon; vluchtdeuren met een gelijktijdige doorgang voor twee personen; in beide gevallen een vluchtdeurafstand van circa 80 meter. In deze simulatie is de obstructie ter plaatse van de deuren vanuit de tunnel naar de vluchtgang groter dan in de voorgaande simulatie. Dit komt door de invloed van het openen en"sluiten van de deuren. kenmerk GP/99000004 versie 2 "05 03 99 Divisie Grote Projecten - "- Holland Ral1consult 8 van 11
Over de totale lengte van de geometrie zijn zeven deuren opgenomen. Per deur kunnen respectievelijk 0.65 personen per seconde en1,3 personen per seconde passeren. Bij vergelijking van een deur van 80 cm breedte en één van 110 cm is het niet te verwachten dat er twee keer zo veel mensen per tijd eenheid door de deur zullen gaan. Het aanbod van mensen varieert namelijk in de tijd. In het eerste geval is de laatste persoon na 84 seconden uit de tunnelbuis. De gemiddelde wachttijd is hierbij 5.5 seconden. In het tweede geval is de laatste persoon na 71 seconden uit de tunnelbuis met een gemiddelde wachttijd van minder dan één seconde. Deze tijden zijn verwaarloosbaar ten opzichte van de totale evacuatietijd van de tunnel (dus inclusief het verblijf in het vluchtkanaal). 4.3. Invloed van breedte vluchtdeuren bij een afstand van circa 240 meter Vluchttijdberekeningen zijn uitgevoerd met de volgende geometrie: vluchtdeuren met een gelijktijdige doorgang voor één persoon; vluchtdeuren met een gelijktijdige doorgang voor twee personen; in beide gevallen een vluchtdeurafstand van circa 240 meter. Over de totale lengte van de geometrie zijn drie deuren opgenomen. Per deur kunnen respectievelijk 0.65 personen per seconde en'lb personen per seconde passeren. Het maximaal aantal vluchtenden per deur is ongeveer 110 personen. In het eerste geval is de laatste persoon na 180 seconden uit de tunnelbuis. geval duurt dit maximaal 10 seconden korter. In het tweede Bij doorstroming van 0.65 personen per seconde is de maximale belasting van de deur vrijwel bereikt. Daardoor wordt verwacht dat de invloed van de breedte van de vluchtdeuren bij grotere populaties (meer dan 225 personen) aanmerkelijk toe zal nemen. Tussen de individuele totale wachttijden treedt een duidelijk verschil op. In het eerste geval bedraagt deze maximaal 60 seconden terwijl in het tweede geval een maximum van 15 seconden wordt bereikt. ken merk GP/99000004 versie 2. 05 03 99 Divisie Grote Projecten. e _ Holland Ral1consult 9 van 11
5. Conclusies De versmalling in het vluchtkanaal heeft in de simulaties geen invloed op het vluchtproces. De totale ontruimingstijd bedraagt zowel met als zonder versmalling circa 747 seconden (12,4 minuten). Benadrukt wordt dat de ontruiming van de tunnelbuis in een aanzienlijk kortere tijd plaatsvindt (circa 80 seconden). De breedte van de vluchtdeuren heeft in de simulaties bij een onderlinge afstand van circa 80 meter nauwelijks invloed op het vluchtproces. Het verschil in de ontruimingstijd van de tunnelbuis bedraagt hooguit 10 seconden. Het verschil in de gemiddelde individuele wachttijd bedraagt circa 5 seconden. Zowel bij een gelijktijdige doorgang voor één als voor twee personen zijn de verschillen verwaarloosbaar ten opzichte van de totale ontruimingstijd van de tunnel van circa 747 seconden (12,4 minuten). De breedte van de vluchtdeuren heeft in de simulaties bij een onderlinge afstand van circa 240 meter invloed op de wachttijden in het vluchtproces. De totale ontruimingstijd van de tunnelbuis bedraagt ongeveer 3 minuten. Het verschil tussen gelijktijdige doorgang voor één en gelijktijdige doorgang voor twee personen bedraagt 10 seconden. Verwacht wordt dat de invloed van de breedte van de vluchtdeuren bij grotere populaties (meer dan 225 personen) aanmerkelijk toe zal nemen. Daar de smalle doorgang bij 225 personen maximaal is belast en de bredere doorgang nog niet. kenmerk GP/99000004. versie 2 0503 99 Holland Ral1consult 10 van 11 Divisie Grote Projecten - "-
Colofon Opdrachtgever Bouwdienst Rijkswaterstaat ing. J. Hoeksma Uitgave Holland Railconsult Divisie Grote Projecten Daalseplein 101 Postbus 2855 3500 GW Utrecht Telefoon 030-2354879 Telefax 030-235 7272 Auteur ir. E. Schermer. ir. R. van der Vooren Projectnummer 6957001 kenmerk GPj99000004 - versie 2 05 03 99 Divisie Grote Projecten - '- Holland RaJ.1consu1t 11 van 11
Bijlage 1 Geometrie (Tekening van de tunnel)